日本大分大学、九州大学、京都大学等组成的研究小组2016年6月24日宣布，发现钯(Pd)和钌(Ru)以原子水平混合的固溶型合金纳米颗粒显示出了与铑(Rh)为同等以上程度的汽车尾气净化性能。Rh属于贵金属，稀少而昂贵，其全球产量的80%以上被用于汽油车用三元催化剂，因此用户要求开发出能够替代Rh的新物质。
研究小组将目光瞄准到元素周期表中位于Rh两边的Pd和Ru。这两种元素与Rh相比不仅资源量丰富而且价格低廉，因此只要制造出以原子水平混合这两种元素的合金，就有望形成性质与Rh相似的价格低廉的新物质。
以前的研究中使用纳米化和化学还原的方法成功合成出Pd和Ru以原子水平混合的PdRu固溶型合金纳米颗粒(PdRu-NPs)。此次开发了使用PdRu-NPs的负载型催化剂，评测了在Rh催化剂的代表性用途、即汽车尾气净化反应中的催化剂性能。
结果发现，在低温下用Rh以外的催化剂难以净化的氮氧化物(NOx)可利用PdRu-NPs有效去除，该合金显示出了非常高的催化剂性能，其水平与Rh相当，甚至在200℃以下的温度范围内还可超过Rh。另外，对于去除氮氧化物以外的尾气成分(一氧化碳、丙烯)，PdRu-NPs也显示出了非常出色的催化剂性能。
研究小组根据密度泛函理论，从理论上研究了PdRu合金的电子结构(状态密度)，发现PdRu合金的电子结构具备与Rh非常相似的特性。另外，这一特性是通过Pd和Ru以原子水平混合而首次发现的。这一结果表明，PdRu-NPs作为在电子结构上与Rh具备同等特性的“类铑金属”发挥了作用，从而促进了 NO的分解。
PdRu固溶纳米合金不仅可用于汽车催化剂，而且还有望在目前使用Rh的多种用途及领域中作为类铑金属使用。另外，此次的研究成果还表明，通过以原子水平将该合金与其他元素混合，还可实现目标元素的性质及特性(DOS工艺)。今后有望通过组合多种元素再现稀有元素的特性，有助于开发出功能超过已有元素的新物质。
相关研究成果已于2016年6月24日(英国时间)刊登于自然出版集团(Nature Publishing Group)旗下的电子期刊《Scientific Reports》。
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